[硕士]空间主缆自锚式悬索桥成桥状态确定方法的研究

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内容简介

　　[硕士]空间主缆自锚式悬索桥成桥状态确定方法的研究　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位： 硕士 　　学位授予单位：长沙理工大学　　学位年度：2010　　 空间主缆自锚式悬索桥由于主缆和吊索形成了一个三维索系，其景观效果好，抗风能力强，动力性能优，同时无需大体积锚碳能较好适应不良地质地段，因而它在中小跨径桥型中越来越受到重视。悬索桥设计时，一般先根据桥梁的总体布置和经验确定成桥状态的一些参数，如主缆控制点(包括锚固点和IP点等)坐标、矢跨比、吊索布置和桥面线形等，再计算成桥状态主缆线形、缆力、主缆长度、吊索长度等，最后通过与成桥状态之间的内在联系(各构件的无应力长度保持不变)迭代求得空缆状态、鞍座基准回退量、主缆无应力长度以及各施工阶段结构状态的倒退分析过程。因此，悬索桥成桥状态的确定至关重要。本文以杭州江东大桥为研究背景，探讨研究了空间主缆自锚式悬索桥合理成桥状态的确定方法。主要研究成果如下:　　 1、基于空间主缆自锚式悬索桥受力的内在要求，明晰了成桥状态确定的总体流程;从主梁受力合理(弯矩合理)的要求出发，获得了成桥状态吊索合理竖向力的确定方法;在阐述空间主缆找形解析法基本方程和吊索竖向力确定方法的基础上，给出了能确保收敛的空间主缆找形和吊索参数计算的具体步骤和方法;根据成桥状态吊索仅在横桥向倾斜的条件，推得了空间主缆线形变化刚度计算的递推公式。从而建立了概念明确、思路清晰、便于编程的空间主缆自锚式悬索桥成桥状态线形确定的高效高精度方法。　　 2、以鞍座理论顶点为顺延悬链线交点的定义为基础，详细讨论了空间鞍座设计位置的确定问题。建立了空间主缆索鞍的空间计算模型，从力学和几何关系出发，导出了确定空间主缆索鞍鞍座设计位置的13元非线性方程组，用牛顿一拉菲森迭代法求解，给出了迭代格式与步骤，推导了雅可比矩阵，明确了鞍设计位置对主缆进行修正，获得主缆精确无应力长度。　　 3、基于上述理论，编制了确定空间自锚式悬索桥成桥状态以及施工过程倒退模拟分析软件:用该软件对杭州江东大桥进行了详细的计算分析。杭州江东大桥的工程实例表明了本文方法的高效率、高精度。

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